Den Zuchtest gëtt haaptsächlech benotzt fir d'Fäegkeet vu Metallmaterialien ze bestëmmen, Schied beim Streckprozess ze widderstoen, an ass ee vun de wichtegen Indikatoren fir d'Evaluatioun vun de mechanesche Eegeschafte vu Materialien.
1. Zuchtest
Den Zuchprüf baséiert op de Grondprinzipie vun der Materialmechanik. Wann eng Zuchbelaaschtung ënner bestëmmte Konditioune op d'Materialprouf ugewannt gëtt, verursaacht dat eng Zuchdeformatioun, bis d'Prouf brécht. Wärend dem Test ginn d'Deformatioun vun der experimenteller Prouf ënner verschiddene Belaaschtungen an déi maximal Belaaschtung, wann d'Prouf brécht, opgeholl, fir d'Flëssegkeetsgrenz, d'Zuchfestigkeit an aner Leeschtungsindikatoren vum Material ze berechnen.
Spannung σ = F/A
σ ass d'Zuchfestigkeit (MPa)
F ass d'Zuchlaascht (N)
A ass d'Querschnittsfläche vum Prouf
2. Zuchkurve
Analyse vu verschiddene Phasen vum Stretchingprozess:
a. An der OP-Stadium mat enger klenger Belaaschtung ass d'Dehnung an enger linearer Bezéiung mat der Belaaschtung, an Fp ass déi maximal Belaaschtung fir déi riicht Linn ze erhalen.
b. Nodeems d'Laascht Fp iwwerschratt huet, fänkt d'Zuchkurv un, eng net-linear Bezéiung unzehuelen. D'Prouf trëtt an déi initial Deformatiounsphase an, an d'Laascht gëtt ewechgeholl, an d'Prouf kann an hiren ursprénglechen Zoustand zréckgoen an elastesch deforméieren.
c. Nodeems d'Laascht Fe iwwerschratt huet, gëtt d'Laascht ewechgeholl, en Deel vun der Deformatioun gëtt restauréiert, an en Deel vun der Reschtdeformatioun bleift erhalen, wat plastesch Deformatioun genannt gëtt. Fe gëtt d'elastesch Grenz genannt.
d. Wann d'Belaaschtung weider eropgeet, weist d'Zuchkurve Sägezahn. Wann d'Belaaschtung weder erop nach erofgeet, gëtt de Phänomen vun der kontinuéierlecher Dehnung vun der experimenteller Prouf Flechtung genannt. Nom Flechten fänkt d'Prouf un eng däitlech plastesch Deformatioun ze maachen.
e. Nom Nodeel weist d'Prouf eng Erhéijung vun der Deformatiounsbeständegkeet, der Verformungshärtung an der Deformatiounsstäerkung. Wann d'Laascht Fb erreecht, schrumpft deeselwechten Deel vun der Prouf staark. Fb ass d'Festigkeitsgrenz.
f. De Schrumpfphänomen féiert zu enger Ofsenkung vun der Droekapazitéit vun der Prouf. Wann d'Laascht Fk erreecht, brécht d'Prouf. Dëst gëtt Bruchlaascht genannt.
Streckkraaft
D'Fléissgrenz ass de maximale Spannungswäert, deem e Metallmaterial vum Ufank vun der plastescher Deformatioun bis zum komplette Broch standhale kann, wann et enger externer Kraaft ausgesat ass. Dëse Wäert markéiert de kritesche Punkt, wou d'Material vun der elastescher Deformatiounsphase an d'plastesch Deformatiounsphase iwwergeet.
Klassifikatioun
Iewescht Streckgrenz: bezitt sech op déi maximal Spannung vun der Prouf, ier d'Kraaft fir d'éischt Kéier fällt, wann e Streckgrenz optrieden.
Niddreg Streckgrenz: bezitt sech op déi minimal Spannung an der Streckstadium, wann den initialen transienten Effekt ignoréiert gëtt. Well de Wäert vun der ënneschter Streckgrenz relativ stabil ass, gëtt se normalerweis als Indikator fir de Materialwiderstand benotzt, genannt Streckgrenz oder Streckgrenz.
Berechnungsformel
Fir déi iewescht Streckgrenz: R = F / Sₒ, wou F déi maximal Kraaft ass, ier d'Kraaft fir d'éischt Kéier an der Streckgrenzphase fällt, an Sₒ déi ursprénglech Querschnittsfläch vun der Prouf ass.
Fir eng méi niddreg Streckgrenz: R = F / Sₒ, wou F déi minimal Kraaft F ass, ouni den initialen transienten Effekt ze berücksichtegen, an Sₒ déi ursprénglech Querschnittsfläch vun der Prouf ass.
Eenheet
D'Eenheet fir d'Fléissgrenz ass normalerweis MPa (Megapascal) oder N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter).
Beispill
Huelt zum Beispill Kuelestoffarmstol, seng Streckgrenz ass normalerweis 207 MPa. Wann e Kuelestoffarmstol enger externer Kraaft ausgesat ass, déi méi grouss ass wéi dës Limit, verursaacht en eng permanent Deformatioun a kann net méi restauréiert ginn; wann e enger externer Kraaft ënner dëser Limit ausgesat ass, kann Kuelestoffarmstol a säin ursprénglechen Zoustand zréckkommen.
D'Fléissgrenz ass ee vun de wichtegen Indicateuren fir d'Evaluatioun vun de mechaneschen Eegeschafte vu Metallmaterialien. Si reflektéiert d'Fäegkeet vu Materialien, plastesch Deformatioun ze widderstoen, wa se externen Kräften ausgesat sinn.
Zugfestigkeit
Zuchfestigkeit ass d'Fäegkeet vun engem Material, Schied ënner Zuchbelaaschtung ze widderstoen, wat speziell als de maximale Spannungswäert ausgedréckt gëtt, deen d'Material während dem Zuchprozess aushale kann. Wann d'Zuchspannung um Material seng Zuchfestigkeit iwwerschreit, wäert d'Material plastesch Deformatioun oder Broch maachen.
Berechnungsformel
D'Berechnungsformel fir d'Zuchfestigkeit (σt) ass:
σt = F / A
Woubei F déi maximal Zugkraaft (Newton, N) ass, déi d'Prouf virum Bréch aushale kann, an A déi ursprénglech Querschnittsfläch vun der Prouf (Quadratmillimeter, mm²) ass.
Eenheet
D'Eenheet vun der Zuchfestigkeit ass normalerweis MPa (Megapascal) oder N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter). 1 MPa ass gläich 1.000.000 Newton pro Quadratmeter, wat och gläich 1 N/mm² ass.
Aflossfaktoren
D'Zuchfestigkeit gëtt vu ville Faktoren beaflosst, dorënner déi chemesch Zesummesetzung, d'Mikrostruktur, den Hëtzebehandlungsprozess, d'Veraarbechtungsmethod, etc. Verschidde Materialien hunn ënnerschiddlech Zuchfestigkeiten, dofir ass et a prakteschen Uwendungen néideg, déi passend Materialien op Basis vun de mechaneschen Eegeschafte vun de Materialien ze wielen.
Praktesch Uwendung
D'Zuchfestigkeit ass e ganz wichtege Parameter am Beräich vun der Materialwëssenschaft an dem Ingenieurswiesen a gëtt dacks benotzt fir déi mechanesch Eegeschafte vu Materialien ze evaluéieren. Wat d'Strukturkonstruktioun, d'Materialauswiel, d'Sécherheetsbeurteilung asw. ugeet, ass d'Zuchfestigkeit e Faktor, deen berécksiichtegt muss ginn. Zum Beispill ass an der Bautechnik d'Zuchfestigkeit vu Stol e wichtege Faktor fir ze bestëmmen, ob e Belaaschtunge standhält; am Beräich vun der Loft- a Raumfaart ass d'Zuchfestigkeit vu liichte Materialien a Materialien mat héijer Festigkeit de Schlëssel fir d'Sécherheet vu Fligeren ze garantéieren.
Middegkeetsstäerkt:
Metallmiddegkeet bezitt sech op de Prozess, bei deem Materialien a Komponenten ënner zyklischer Belaaschtung oder zyklischer Verformung graduell lokal permanent kumulativ Schued op enger oder méi Plazen produzéieren, a Rëss oder plëtzlech komplett Frakturen no enger bestëmmter Unzuel vun Zyklen optrieden.
Fonctiounen
Plötzlechkeet an der Zäit: Metallmiddegkeetsbroch trëtt dacks plötzlech an enger kuerzer Zäit ouni offensichtlech Zeeche op.
Lokalitéit an der Positioun: Middegkeetsversagen trëtt normalerweis a lokalen Gebidder op, wou d'Spannung konzentréiert ass.
Ëmweltempfindlechkeet a Mängel: Metallmiddegkeet ass ganz empfindlech op d'Ëmwelt a kleng Mängel am Material, déi de Middegkeetsprozess beschleunege kënnen.
Aflossfaktoren
Spannungsamplitude: D'Gréisst vun der Spannung beaflosst direkt d'Middegkeetsliewensdauer vum Metall.
Duerchschnëttlech Spannungsgréisst: Wat méi grouss d'duerchschnëttlech Spannung ass, wat méi kuerz d'Middegkeetsliewensdauer vum Metall.
Zuel vun de Zyklen: Wat méi Mol de Metall ënner zyklischer Belaaschtung oder Dehnung steet, wat méi eescht d'Akkumulation vu Middegkeetsschued ass.
Präventiv Moossnamen
Optimiséiert d'Materialauswiel: Wielt Materialien mat méi héije Middegkeetsgrenzen.
Reduktioun vun der Spannungskonzentratioun: Reduktioun vun der Spannungskonzentratioun duerch strukturellt Design oder Veraarbechtungsmethoden, wéi z. B. d'Benotzung vun ofgerundeten Eckiwwergäng, d'Erhéijung vun de Querschnittsdimensiounen, asw.
Uewerflächenbehandlung: Poléieren, Sprëtzen, etc. op der Metalloberfläche fir Uewerflächendefekter ze reduzéieren an d'Middegkeetsfestigkeit ze verbesseren.
Inspektioun an Ënnerhalt: Metallkomponenten regelméisseg iwwerpréiwen, fir Mängel wéi Rëss séier z'entdecken an ze reparéieren; Deeler, déi ufälleg fir Middegkeet sinn, ënnerhalen, wéi zum Beispill ofgenotzt Deeler ze ersetzen a schwaach Glieder ze verstäerken.
Metallmiddegkeet ass e verbreeten Typ vu Metallfehler, deen duerch Plötzlechkeet, Lokalitéit a Sensibilitéit fir d'Ëmwelt charakteriséiert ass. Spannungsamplitude, duerchschnëttlech Spannungsgréisst an Zuel vu Zyklen sinn déi Haaptfaktoren, déi d'Metallmiddegkeet beaflossen.
SN-Kurve: beschreift d'Middegkeetsliewensdauer vu Materialien ënner verschiddene Spannungsniveauen, wou S d'Spannung an N d'Zuel vun de Spannungszyklen duerstellt.
Formel fir de Koeffizient fir Middegkeetsstäerkt:
(Kf = Ka ⋅ Kb ⋅ Kc ⋅ Kd ⋅ Ke)
Woubei (Ka) de Belaaschtungsfaktor ass, (Kb) de Gréisstfaktor, (Kc) den Temperaturfaktor, (Kd) de Qualitéitsfaktor vun der Uewerfläch an (Ke) de Zouverlässegkeetsfaktor.
Mathemateschen Ausdrock vun der SN-Kurve:
(\sigma^m N = C)
Wou (ρ) d'Spannung ass, N d'Zuel vun de Spannungszyklen ass, an m an C d'Materialkonstanten sinn.
Berechnungsschrëtt
Bestëmmt d'Materialkonstanten:
Bestëmmt d'Wäerter vun m an C duerch Experimenter oder andeems Dir op relevant Literatur zréckgräift.
Bestëmmen vum Spannungskonzentratiounsfaktor: Berécksiichtegt déi tatsächlech Form a Gréisst vum Deel, souwéi d'Spannungskonzentratioun, déi duerch Fileten, Schlësselweeër, etc. verursaacht gëtt, fir de Spannungskonzentratiounsfaktor K ze bestëmmen. Berechent d'Middegkeetsfestigkeit: Berechent d'Middegkeetsfestigkeit no der SN-Kurve an dem Spannungskonzentratiounsfaktor, kombinéiert mat der Designliewensdauer an dem Belastungsniveau vum Deel.
2. Plastizitéit:
Plastizitéit bezitt sech op d'Eegeschaft vun engem Material, datt et, wann et enger externer Kraaft ausgesat ass, eng permanent Deformatioun produzéiert ouni ze briechen, wann déi extern Kraaft seng elastesch Grenz iwwerschreit. Dës Deformatioun ass irreversibel, an d'Material wäert net a seng ursprénglech Form zréckkommen, och wann déi extern Kraaft ewechgeholl gëtt.
Plastizitéitsindex a seng Berechnungsformel
Verlängerung (δ)
Definitioun: D'Dehnung ass de Prozentsaz vun der gesamter Deformatioun vum Jauessektioun nodeems d'Prouf duerch Zuchbroch op déi ursprénglech Jauesslängt gezunn ass.
Formel: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Wou L0 déi ursprénglech Längt vum Proufprobe ass;
L1 ass d'Längt vum Proufstéck nodeems et gebrach ass.
Segmental Reduktioun (Ψ)
Definitioun: D'segmental Reduktioun ass de Prozentsaz vun der maximaler Reduktioun vun der Querschnittsfläch um Halspunkt, nodeems d'Probe op déi ursprénglech Querschnittsfläch gebrach gouf.
Formel: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Wou F0 déi ursprénglech Querschnittsfläch vun der Prouf ass;
F1 ass d'Querschnittsfläche um Halspunkt nodeems d'Prouf gebrach ass.
3. Häert
Metallhärte ass en Index fir mechanesch Eegeschaften, déi d'Härte vu Metallmaterialien moossen. En weist d'Fäegkeet un, Deformatiounen am lokale Volumen op der Metalloberfläche widderstoen ze kënnen.
Klassifikatioun a Representatioun vun der Metallhärte
D'Häert vun de Metaller gëtt et verschidde Klassifikatiouns- a Representatiounsmethoden no verschiddene Testmethoden. Haaptsächlech sinn déi folgend:
Brinell-Härte (HB):
Uwendungsberäich: Allgemeng benotzt wann d'Material méi mëll ass, wéi z. B. Net-Eisenmetaller, Stol virun der Wärmebehandlung oder nom Glühen.
Testprinzip: Mat enger bestëmmter Gréisst vun der Testlaascht gëtt eng gehärtete Stahlkugel oder eng Hartmetallkugel mat engem bestëmmten Duerchmiesser an d'Uewerfläch vum ze testen Metall gedréckt, an d'Laascht gëtt no enger spezifizéierter Zäit entlueden, an den Duerchmiesser vun der Indentatioun op der ze testen Uewerfläch gëtt gemooss.
Berechnungsformel: De Brinell-Härtewäert ass de Quotient, deen duerch d'Divisioun vun der Belaaschtung duerch déi kugelfërmeg Uewerfläch vun der Indentatioun kritt gëtt.
Rockwell-Härkeet (HR):
Uwendungsberäich: Allgemeng benotzt fir Materialien mat méi héijer Häert, wéi z. B. Häert no Hëtztbehandlung.
Testprinzip: Ähnlech wéi d'Brinell-Härkeet, awer mat anere Sonden (Diamant) an ënnerschiddleche Berechnungsmethoden.
Typen: Jee no der Uwendung gëtt et HRC (fir Materialien mat héijer Häert), HRA, HRB an aner Typen.
Vickers-Härkeet (HV):
Uwendungsberäich: Gëeegent fir Mikroskopanalyse.
Testprinzip: Dréckt d'Materialuewerfläch mat enger Belaaschtung vu manner wéi 120 kg an en diamantquadratesche Kegelindréier mat engem Eckwénkel vun 136°, an deelt d'Uewerfläch vum Materialindruckgruef duerch de Belaaschtungswäert fir de Vickers-Härkeetswäert ze kréien.
Leeb-Häert (HL):
Eegeschaften: Portable Härtemesser, einfach ze moossen.
Testprinzip: Benotzt de Bounce, deen vum Impaktkugelkapp nom Impakt op d'Härteuewerfläch generéiert gëtt, a berechent d'Härte duerch de Verhältnes vun der Rebound-Geschwindegkeet vum Stämpel op 1 mm vun der Proufuewerfläch zur Impaktgeschwindegkeet.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 25. September 2024
